일본산업뉴스요약

브레인 테크(뇌 기술), 넓어지는 저변
뇌를 의료∙학습 등의 분야에 활용

시마즈제작소는 이미지 트레이닝을 이용하여 뇌졸중으로 몸이 마비된 사람의 재활 효과를 높이는 기기를 개발하였다. 정밀분석 기술을 활용하여 뇌의 활성화를 지원한다. 의료기관과 공동으로 연구를 추진하고 있으며 2019년에 실용화를 목표한다. 브레인테크(뇌 기술)의 응용으로 가능성이 확대되기 시작하였다.

재활치료로 유명한 모리노미야병원(오사카시)의 한 병실에 시마즈제작소의 기기가 있었다. ‘NIRS 뉴로 재활시스템’이라는 기기다. 시마즈제작소와 모리노미야병원의 미야이(宮井) 의사, 미하라(三原) 의사가 공동으로 개발하여 기술을 확립하였다.

-- 혈류의 변화 계측 --
NIRS시스템은 헤드기어와 분석장치, 디스플레이 등으로 구성된다 뇌파를 측정하는 기기라고 생각하겠지만 그렇지 않다. 측정하는 것은 혈류다. 뇌의 혈류를 분석하여 재활에 활용하는 세계 첫 시스템이라고 한다.

원래는 연구 용도로 개발되었지만 환자의 재활에 응용해 본 결과 예상 이상의 효과를 발휘하였다. 미야이 의사 “패러다임 시프트가 발생하였다”라고 표현한다.

헤드기어에 즐비한 32개의 돌기는 각각 광 파이버로 연결되어 머리에 근적외광을 조사한다. 근적외광은 피부나 두개골을 투과하여 뇌 표면을 덮는 대뇌피질에 도달한다.

인간은 몸을 움직이면 뇌의 특정부위가 활성화된다. 그 부위에 혈액이 흘러들어 혈중 단백질인 헤모글로빈이 증가한다. 미야이 의사는 “이 NIRS시스템은 헤모글로빈이 근적외광을 흡수하는 정도를 분석함으로써 뇌의 어느 부분이 활성화되는지를 파악할 수 있다”라고 설명한다.

그럼 이것을 어떻게 재활에 사용하는가? 미야이 의사는 “한번 써 보세요”라며 헤드기어를 건네준다. 조심스럽게 써 보았다. 헤드기어는 약 100g으로 압박감은 있지만 무게는 그렇게 느껴지지 않는다.

디스플레이에는 오렌지색 막대가 하나 표시되어 있다. “머리 속에서 왼손 손가락을 구부린다고 상상해 주세요. 구부리는 이미지를 잘 상상하면 화면의 막대가 위로 늘어납니다”(미야이 의사). 기자가 시험한 결과 처음에는 늘어나지 않았지만 약 10분간 구부리는 이미지에 집중하자 절반 정도까지 늘어났다. 익숙해지는 데는 시간이 조금 걸리는 것 같다.

NIRS시스템에는 몸을 움직였을 때 뇌가 활동하는 패턴이 기록되어 있다. 이것은 그 패턴에 가까워지기 위한 정확한 이미지 트레이닝에 이용한다.

뇌졸중에 의한 손발의 마비는 이른바 뇌 회로의 일부가 닫힌 상태다. 손발을 움직이거나 마사지 등의 재활을 통해 회로를 연다. NIRS시스템의 이미지 트레이닝을 결합시켜 재활 효과를 높인다.

모리노미야병원에서는 환자 20명을 2그룹으로 나눠서 한쪽 그룹에 NIRS시스템으로 주 3회 재활을 실시하였다. 그 결과 2주일 후의 회복이 다른 그룹보다 높았다고 한다.

이미지 트레이닝은 몸을 움직이지 못하는 사람도 앉아서 실시할 수 있어 넘어질 우려도 없다. 쇼난케이쿠병원(가나가와현)의 재활시설에서도 이용되고 있다. 또한 게이오대학에서는 뇌파를 측정하는 기기와 병용하여 재활 효과의 측정에 사용하고 있다.

-- 4.5조엔 시장 --
NIRS시스템처럼 뇌의 움직임을 상세하게 분석하여 몸의 움직임과 조합하는 방법을 활용하는 기술을 ‘뉴로피드백’이라고 부른다.

도호쿠대학의 벤처캐피털과 히타치하이테크놀로지가 출자하고 있는 NeU(도쿄, 하세가와(長谷川) 사장)도 뇌 기술의 사업화를 추진하고 있다.

올해 10월, 히타치제작소그룹의 신기술 발표회. 초소형의 뇌기능 계측 장치 ‘XB-01’에 많은 이목이 쏠렸다. NeU가 개발한 세계 최소∙최경량 장치로 크기는 명함크기(8cmⅹ4cmⅹ1.3cm), 무게는 30g밖에 안 된다. 이 장치도 뇌의 혈류를 계측한다.

NeU는 도호쿠대학 가령(加齡)의학연구소의 가와시마(川島) 소장의 연구성과를 바탕으로 2017년에 설립. 가와시마 소장은 일찍이 닌텐도의 게임소프트 ‘뇌를 단련하는 어른의 DS트레이닝’(05년 발매) 개발에 관여했었다. 게임을 통해 뇌를 활성화하거나 기억력을 높이는 것으로 ‘뇌 트레이닝’붐을 일으킨 주역이다.

NeU는 뇌의 상황을 실시간으로 체크하는 ‘브레인 피트니스’를 제창하고 있다. 같은 뇌 트레이닝 메뉴에서도 사람에 따라 효과에 차이가 나타난다. 뇌 상태를 파악하면서 트레이닝 메뉴를 소화하는 방법으로 효과를 높인다.

XB-01은 이르면 연내에 일반용으로 발매한다. 스마트폰의 앱과 연동하여 집에서 뇌 트레이닝을 할 수 있도록 검토 중이라고 한다.

뉴로피드백과 교육∙학습의 조합은 NTT데이터경영연구소와 IT컨설팅 업체인 JSOL(도쿄)이 영어학습에 활용하는 시스템을 연구하고 있다. 예를 들면 영단어를 알아 들었을 때의 뇌파를 해석한다. 학교나 학원 등에서의 도입을 목표하고 있다.

의료에서는 그 외에도 뇌파센서를 개발하는 미국 뉴로스카이(캘리포니아주)가 난치병 환자의 의사 표시에 활용하는 것을 추진하고 있다.

“이 음악은 어때요?”. 도쿄 도내의 어느 병원. 직원이 휠체어에 앉은 환자에게 말을 건넸다. 뉴로스카이가 제품화한 시스템 ‘코코로카사네’의 사용 장면이다. 환자는 근위축성측삭경화증(ALS)를 앓고 있어 눈이나 입 등 일부를 제외하고 몸을 움직일 수 없고 목소리도 나오지 않는다.

환자는 뇌파센서를 탑재한 헤드셋을 장착. 뇌의 상황에 따라서 모니터에 표시된 ‘구슬’의 색이나 모양이 바뀐다. “이 곡은 좋아하는 것 같네요”라고 직원이 응답했다. 환자가 집중하면 구슬이 작아지고 적색이 된다고 한다. 감정을 가시화할 수 있다면 ALS환자에게는 획기적인 일이다.

뇌 기술 관련 시장은 24년에는 세계에서 4.5조엔에 달한다는 예측도 있다. 닛산자동차는 뇌파 측정과 운전지원 기술을 조합한 연구 개발을 시작한다. 마케팅이나 오락 등 다양한 응용을 모색하는 움직임도 증가하기 시작하였다. 뇌를 활용하여 사람들의 생활이 크게 변할지도 모른다.

●뇌 기술을 이용한 제품∙서비스

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